石墨烯是由sp2杂化的碳原子相互键合形成的蜂窝状的单原子层厚度的二维材料,表现出优异的物理和化学性质。现实中的石墨烯总会存在各种各样的缺陷,如Stone-Wales缺陷、边缘缺陷、线缺陷、空位缺陷和非六元环的缺陷等。这些缺陷在调控石墨烯的性质方面起着关键性的作用。但是石墨烯中具有的缺陷通常是多种多样的,难以实现结构精确控制。纳米石墨烯作为石墨烯的分子片段,是研究石墨烯结构与性质的分子模型。可以通过有机合成的方法设计合成具有确定缺陷结构的纳米石墨烯分子与相应的完整的纳米石墨烯分子来研究缺陷的引入对结构和性质的影响。由于纳米石墨烯分子具有堆叠为多层的倾向,容易聚集形成层数不确定的柱状混合物,导致层与层之间依靠π-π相互作用形成的双层纳米石墨烯分子尚未被成功合成,成功地将确定的缺陷结构引入双层纳米石墨烯分子中也颇具挑战。本论文的主要研究工作如下:1.在纳米石墨烯分子C114的外围引入六个均三甲苯基团,获得了首例双层纳米石墨烯分子[C114H24（C6H2（CH3）3）6]2（1）,并用高分辨质谱和核磁验证了其结构。通过改变浓度,温度和溶剂发现其双层结构没有任何聚集和解离的迹象,仍然能稳定地存在。它是第一例在液相中能完全保持双层结构并稳定存在的双层纳米石墨烯分子。2.参考分子1的合成策略,设计合成了首例苯环空位缺陷的双层纳米石墨烯分子[C108H30（C6H2（CH3）3）6]2（2）,通过单晶X射线衍射（SCXRD）、高分辨质谱和核磁对其进行了表征,并证明了其在气态、固态和溶液态都以二聚体的形式稳定存在。将其与相应无缺陷的双层纳米石墨烯分子1对比发现化合物2的荧光强度比化合物1增强了 9.6倍。这是有机合成的精确到原子级别的缺陷能诱导发光纳米碳材料荧光增强的第一个很好的例子。3.已合成的双空位缺陷的纳米石墨烯分子仅有两例,为丰富其成员,我们设计了增溶基团分别是三均苯和二甲基苯的含有六个双空位缺陷的纳米石墨烯分子C180H114（3a）和C174H102（3b）。对它们进行了尝试合成,但通过结构表征,获得的氧化关环产物是具有相同分子量的六重八螺烯3b’,未能成功合成含有六个双空位缺陷的纳米石墨烯分子。